JP2011125822A - 膜モジュールの洗浄方法および造水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水処理プロセスにおいて、水回収率が高く、逆浸透膜の化学的劣化を防止し、効果的にＭＦ膜またはＵＦ膜モジュールを洗浄する方法、および造水装置を提供する。
【解決手段】塩分を含有する原水を精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュール４で膜ろ過して前処理膜ろ過水を得る膜ろ過工程Ａと、該前処理膜ろ過水を逆浸透膜モジュール８で膜ろ過して逆浸透膜ろ過水と逆浸透膜濃縮水とを得る膜ろ過工程Ｂとからなる水処理プロセスにおいて、膜ろ過工程Ａで用いる精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュールを洗浄する膜モジュールの洗浄方法であって、逆浸透膜濃縮水を精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュールの逆圧洗浄水として使用するとともに、アルカリ剤を添加した逆浸透膜ろ過水を精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュールの逆圧洗浄水として使用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、海水やかん水等の塩分を含有する原水を精密ろ過膜（ＭＦ膜）または限外ろ過膜（ＵＦ膜）で膜ろ過し、その膜ろ過水を逆浸透膜（ＲＯ膜）で膜ろ過する造水装置における、ＭＦ膜またはＵＦ膜モジュールの洗浄方法および造水装置に関するものである。

近年、海水・かん水からの淡水の生成や下水二次処理水の再利用等には、脱塩効率や有害物質の除去効率が高く、維持管理が容易なために、逆浸透膜モジュールが多用されている。

原水が清澄でない場合、逆浸透膜の目詰まりを防止して、膜寿命を長くするために、逆浸透膜モジュールの前段に砂ろ過、活性炭ろ過、ＭＦ膜ろ過、ＵＦ膜ろ過等の前処理手段を設けることが通例であり、濁質や微生物等を確実に捕捉、除去するＭＦ膜、ＵＦ膜が好ましく用いられている。ＭＦ膜／ＵＦ膜のろ過運転を行う場合、膜ろ過水量に伴って、膜表面や膜細孔内にフミン質や微生物由来のタンパク質等の付着量が増大していき、ろ過水量の低下あるいは膜差圧の上昇が問題となってくる。

そこで、膜の原水側に気泡を導入し、膜を揺動させ、膜同士を触れ合わせることにより膜表面の付着物質を掻き落とす空気洗浄や、膜のろ過方法とは逆方向に膜ろ過水あるいは清澄水を圧力で押し込み、膜表面や膜細孔内に付着していた汚染物質を排除する逆圧洗浄等の物理洗浄が実用化されている。

さらに洗浄効果を高めるため、例えば逆圧洗浄水に次亜塩素酸ナトリウムを添加したり、逆圧洗浄水にオゾン含有水を用いたりする方法が提案されている（特許文献１、２）。酸化剤は、膜表面や膜細孔内に付着したフミン質や微生物由来のタンパク質等の有機物を分解・除去する効果がある。しかし、膜表面に付着した有機物を酸化剤で酸化分解した後、膜モジュール２次側配管内や膜モジュール内に酸化剤が残留していることから、ろ過開始直後の膜ろ過水には高濃度の酸化剤が含まれることが多い。逆浸透膜、とりわけ膜材質がポリアミド系の逆浸透膜については酸化剤によって化学的劣化を引き起こしやすいため、原水や膜ろ過水で十分に洗い流して系外に排出したり、チオ硫酸ナトリウムや亜硫酸水素ナトリウム等の還元剤を添加したりする方法により化学的劣化を防止することは可能である。しかし、上述の方法では、水回収率低下や薬品コスト増大の問題を有している。

一方、水回収率を高めるために本来系外に排出していた逆浸透膜濃縮水の一部をＭＦ膜／ＵＦ膜の逆洗水として利用する方法が提案されている（特許文献３、４）。しかし、酸化剤を用いずに逆浸透膜ろ過水あるいは逆浸透膜濃縮水で逆圧洗浄する場合、浸透圧ショックにより膜モジュール内の微生物を死滅に至らしめるものの、フミン質や微生物由来のタンパク質等の有機物を分解・除去できないため、ファウリングが早期に進行してしまう問題があった。

そこで、次亜塩素酸ナトリウム等の滅菌剤を添加した逆浸透膜濃縮水をＭＦ膜／ＵＦ膜の逆洗水として利用する方法が提案されている（特許文献５）。しかし、上述のように膜モジュール２次側配管内や膜モジュール内に次亜塩素酸ナトリウムが残留していることから、ろ過開始直後の膜ろ過水には高濃度の次亜塩素酸ナトリウムが含まれることが多い。逆浸透膜、とりわけ膜材質がポリアミド系の逆浸透膜については次亜塩素酸によって化学的劣化を引き起こしやすいため、原水や膜ろ過水で十分に洗い流して系外に排出したり、チオ硫酸ナトリウムや亜硫酸水素ナトリウム等の還元剤を添加する方法により化学的劣化を防止することは可能である。しかし、水回収率低下や薬品コスト増大の問題を有している。

さらに逆浸透濃縮水には高濃度のカルシウム、マグネシウムが存在していることが多いため、次亜塩素酸ナトリウムの存在するアルカリ条件下では膜面や膜細孔内でスケールが生成し、無機ファウリングが著しく進行する問題があった。

特開２００１−７９３６６号公報 特開２００１−１８７３２４号公報 特開２００６−２７２１３６号公報 特開２００７−１８１８２２号公報 特開平９−２２０４４９号公報

本発明は、原水を精密ろ過膜（ＭＦ膜）モジュールまたは限外ろ過膜（ＵＦ膜）モジュールで膜ろ過して前処理膜ろ過水を得る膜ろ過工程Ａと、その膜ろ過水を逆浸透膜（ＲＯ膜）モジュールで膜ろ過して逆浸透膜ろ過水と逆浸透膜濃縮水とを得る膜ろ過工程Ｂとからなる水処理プロセスにおいて、水回収率が高く、逆浸透膜の化学的劣化を防止し、効果的にＭＦ膜またはＵＦ膜モジュールを洗浄する方法、および造水装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の膜モジュールの洗浄方法、および造水装置は、次の特徴を有するものである。
（１）塩分を含有する原水を精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュールで膜ろ過して前処理膜ろ過水を得る膜ろ過工程Ａと、該膜ろ過水を逆浸透膜モジュールで膜ろ過して逆浸透膜ろ過水と逆浸透膜濃縮水とを得る膜ろ過工程Ｂとからなる水処理プロセスにおいて、膜ろ過工程Ａで用いる精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュールを洗浄する膜モジュールの洗浄方法であって、逆浸透膜濃縮水を精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュールの逆圧洗浄水として使用するとともに、アルカリ剤を添加した逆浸透膜ろ過水を精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュールの逆圧洗浄水として使用する膜モジュールの洗浄方法。
（２）アルカリ剤を添加した逆浸透膜ろ過水のｐＨが１０以上である、（１）に記載の膜モジュールの洗浄方法。
（３）アルカリ剤を添加した逆浸透膜ろ過水で精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュールの逆圧洗浄を実施した後に、アルカリ剤を添加していない逆浸透膜ろ過水または前処理膜ろ過水の少なくとも１種類で逆圧洗浄を実施する、（１）または（２）に記載の膜モジュールの洗浄方法。

（４）アルカリ剤を添加した逆浸透膜ろ過水で精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュールの逆圧洗浄を実施した直後に、所定時間精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュール内を該アルカリ剤を添加した逆浸透膜ろ過水で保持する、（１）〜（３）のいずれかに記載の膜モジュールの洗浄方法。
（５）精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュールの逆圧洗浄の実施中、実施前後、または、精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュール内をアルカリ剤を添加した逆浸透膜ろ過水で保持している時間の少なくとも一部に空気洗浄を実施する、（１）〜（４）のいずれかに記載の膜モジュールの洗浄方法。
（６）精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュールと、前記膜モジュールの１次側に原水を供給する手段と、前記膜モジュールから得られた前処理膜ろ過水を逆浸透膜モジュールに供給する手段と、前記逆浸透膜モジュールから得られた逆浸透膜濃縮水を前記膜モジュールの２次側から１次側に供給する濃縮水逆圧洗浄手段と、前記逆浸透膜モジュールから得られた逆浸透膜ろ過水を前記膜モジュールの２次側から１次側に供給する逆浸透膜ろ過水逆圧洗浄手段と、前記逆浸透膜モジュールの逆浸透膜ろ過水を前記膜モジュールの２次側から１次側に供給するラインにアルカリ剤を供給するアルカリ剤供給手段と、を備えている造水装置。
（７）精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュールの下方に気体を供給する空気供給手段をさらに備える、（６）に記載の造水装置。

本発明の膜モジュールの洗浄方法によれば、逆浸透膜の濃縮水を精密ろ過膜または限外ろ過膜の逆圧洗浄水として使用するので水回収率を高めることができる。また、アルカリ剤を添加した逆浸透膜のろ過水を精密ろ過膜または限外ろ過膜の逆圧洗浄水として使用するので酸化剤添加に比べて逆浸透膜の化学的劣化が起こりにくく、カルシウムやマグネシウムのスケールが析出することがなく、精密ろ過膜または限外ろ過膜の膜面や膜細孔内に付着していたフミン質や微生物由来のタンパク質等の有機物を効果的に除去することが可能である。

本発明が適用される造水装置の一例を示す装置概略フロー図である。

以下、図面に示す実施態様に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施態様に限定されるものではない。

本発明で対象となる造水装置は、例えば、図１に示すように、原水を貯留する原水貯留槽１と、原水を供給する原水供給ポンプ２と、原水供給時に開となる原水供給弁３と、原水をろ過するＭＦ／ＵＦ膜モジュール４と、逆圧洗浄や空気洗浄する場合などに開となるエア抜き弁５と、膜ろ過時に開となるろ過水弁６と、ＭＦ／ＵＦ膜ろ過水を貯留するＭＦ／ＵＦ膜ろ過水貯留槽７と、逆浸透膜モジュール８と、ＭＦ／ＵＦ膜ろ過水を逆浸透膜モジュール８に供給するブースターポンプ９と、逆浸透膜ろ過水を貯留する逆浸透膜ろ過水貯留槽１０と、逆浸透膜濃縮水を貯留する逆浸透膜濃縮水貯留槽１１と、逆浸透膜濃縮水をＭＦ／ＵＦ膜モジュール４に供給して逆洗する逆浸透膜濃縮水逆洗ポンプ１２と、逆浸透膜濃縮水で逆洗する時に開となる逆浸透膜濃縮水逆洗弁１３と、逆浸透膜ろ過水で逆洗する時に開となる逆浸透膜ろ過水逆洗弁１４と、逆浸透膜ろ過水をＭＦ／ＵＦ膜モジュール４に供給して逆洗する逆浸透膜ろ過水逆洗ポンプ１５と、逆浸透膜ろ過水にアルカリ剤を供給するアルカリ剤供給ポンプ１６と、アルカリ剤を供給するアルカリ剤貯留槽１７と、ＭＦ／ＵＦ膜モジュール４の１次側の水を排出する場合に開となる排水弁１８と、圧縮空気をＭＦ／ＵＦ膜モジュール４の下部に供給し空気洗浄する場合に開となる空洗弁１９と、圧縮空気の供給源であるコンプレッサー２０が設けられている。

本発明において、塩分を含有する原水とは、水などの溶媒が、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩などの全溶解性物質を含有しているものをいい、典型例として海水が挙げられる。その他、海水よりも塩濃度が高いかん水や、海水よりも塩濃度が低い汽水なども含まれる。

上述の造水装置において、通常のろ過工程では、原水供給弁３が開の状態で原水貯留槽１に貯留されている原水が原水供給ポンプ２によってＭＦ／ＵＦ膜モジュール４の１次側に供給され、ろ過水弁６を開にすることで膜モジュール６の加圧ろ過が行われる。ろ過時間は原水水質や膜透過流束に応じて適宜設定するのが好ましいが、所定の膜ろ過差圧に到達するまでろ過時間を継続させてもよい。

ＭＦ／ＵＦ膜モジュール４の膜ろ過水は、一時的にＭＦ／ＵＦ膜ろ過水貯留槽７に貯留された後、ブースターポンプ９によって昇圧され、逆浸透膜モジュール８に供給される。供給されたＭＦ／ＵＦ膜ろ過水は、塩分などの溶質が除去された膜ろ過水と、塩分などの溶質が濃縮された濃縮水とに分離された後、逆圧洗浄に必要な水量を確保するためにそれぞれ逆浸透膜ろ過水貯留槽１０と逆浸透膜濃縮水貯留槽１１に貯留される。

ＭＦ／ＵＦ膜モジュール４のろ過工程停止後、逆浸透膜濃縮水によるＭＦ／ＵＦ膜モジュール４の逆圧洗浄またはアルカリ剤を添加した逆浸透膜ろ過水によるＭＦ／ＵＦ膜モジュール４の逆圧洗浄のいずれかが行われる。

逆浸透膜濃縮水によるＭＦ／ＵＦ膜モジュール４の逆圧洗浄について説明する。この洗浄は、逆浸透膜モジュール８の運転を継続しつつ実施するものであるため、この洗浄期間中の逆浸透膜モジュール８の供給水はＭＦ／ＵＦ膜ろ過水貯留槽７に貯留しているＭＦ／ＵＦ膜ろ過水を使用するものとする。原水供給ポンプ２を停止し、原水供給弁３、ろ過水弁６を閉じて、ＭＦ／ＵＦ膜モジュール４のろ過工程を停止してから、エア抜き弁５と逆浸透膜濃縮水逆洗弁１３が開となり、逆浸透膜濃縮水逆洗ポンプ１２が稼動することで行われる。

アルカリ剤を添加した逆浸透膜ろ過水によるＭＦ／ＵＦ膜モジュール４の逆圧洗浄について説明する。この洗浄も、逆浸透膜モジュール８の運転を継続しつつ実施するものであるため、この洗浄期間中の逆浸透膜モジュール８の供給水はＭＦ／ＵＦ膜ろ過水貯留槽７に貯留しているＭＦ／ＵＦ膜ろ過水を使用するものとする。原水供給ポンプ２を停止し、原水供給弁３、ろ過水弁６を閉じて、ＭＦ／ＵＦ膜モジュール４のろ過工程を停止してから、エア抜き弁５と逆浸透膜ろ過水逆洗弁１４が開となり、逆浸透膜ろ過水逆洗ポンプ１５、アルカリ剤供給ポンプ１６が稼動することで行われる。

この際、アルカリ剤を添加した逆浸透膜ろ過水のｐＨが１０以上であることが好ましい。ｐＨ１０未満では膜面や膜細孔内に付着していたフミン質や微生物由来のタンパク質等の有機物の溶解効率が低くなる。またｐＨの上限については、ＭＦ／ＵＦ膜の化学的劣化が進行しないように、膜素材に応じて適宜設定する。

また、膜面や膜細孔内に付着していたフミン質や微生物由来のタンパク質等の有機物を効率的に溶解するために、アルカリ剤を添加した逆浸透膜ろ過水で精密ろ過膜または限外ろ過膜の逆圧洗浄を実施した直後に逆浸透膜ろ過水逆洗ポンプ１５、アルカリ剤供給ポンプ１６を停止して、所定時間膜モジュール内をアルカリ剤で保持するほうが好ましい。膜モジュール内をアルカリ剤で保持する時間は、ｐＨ１０でも膜面や膜細孔内に付着した有機物を十分に溶解することが可能である１分間以上であることが好ましい。

さらに、ＭＦ／ＵＦ膜モジュールやろ過側の二次配管内に残留していたアルカリ剤が後段の逆浸透膜モジュール８に流入し、化学的劣化が起こらないよう、アルカリ剤を添加した逆浸透膜ろ過水で精密ろ過膜または限外ろ過膜の逆圧洗浄を実施した後にアルカリ剤を添加していない逆浸透膜ろ過水または精密膜ろ過水または限外膜ろ過水の少なくとも１種類で逆圧洗浄し、アルカリ剤を系外に排出するほうが好ましい。

上述した２種類の逆圧洗浄の時間は、特に制限するものではないが、５〜１２０秒の範囲内とするのが好ましい。１回の逆圧洗浄時間が５秒未満では、十分な洗浄効果が得られず、１２０秒を超えると精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュールの稼働効率が低くなる。逆圧洗浄の流束は、特に制限するものではないが、ろ過流束の０．５倍以上であることが好ましい。逆圧洗浄の流束がろ過流束の０．５倍未満では、膜面に付着、堆積した有機系汚濁物質を十分に除去することが難しい。逆圧洗浄の流束は高いほうが膜の洗浄効果が高くなるので好ましいが、膜モジュール容器の破壊や膜の亀裂等の損傷を起こさない範囲内に適宜設定する。

上述した２種類の逆圧洗浄の頻度は、ろ過流束やろ過時間、原水水質に応じて適宜設定すればよく、特に制限するものではないが、逆浸透膜濃縮水の逆圧洗浄は数十分〜数時間に１回程度、アルカリ剤を添加した逆浸透膜ろ過水の逆圧洗浄は数時間〜数日に１回程度であることが好ましい。アルカリ剤を添加した逆浸透膜ろ過水の逆圧洗浄の頻度が多くなりすぎると、逆浸透膜モジュール８の水回収率が低下するので経済的ではない。

さらに、膜面や膜細孔内に多量のファウリング物質が付着している場合、空洗弁１９を開にしてＭＦ／ＵＦ膜モジュール４の原水側にコンプレッサー２０の圧縮空気を送り込み、精密ろ過膜または限外ろ過膜の膜面を振動させる空気洗浄を、上述の２種類の逆圧洗浄の実施中や実施前後またはＭＦ／ＵＦ膜モジュール４内を、アルカリ剤を添加した逆浸透膜ろ過水で保持している時間の少なくとも一部に実施することも好ましい。逆圧洗浄と空気洗浄の併用により膜面や膜細孔内に蓄積していたファウリング物質が剥離される。ＭＦ／ＵＦ膜モジュール４の１次側に押し出された水やＭＦ／ＵＦ膜モジュール４の下部に供給された空気はエア抜き弁５を通って系外に排出される。この場合、圧縮空気の圧力は高いほうが膜の洗浄効果が高くなるので好ましいが、膜の擦過や亀裂等の損傷を起こさない範囲内に適宜設定する。

上述の２種類の逆圧洗浄や空気洗浄が終了した後、空洗弁１９、逆浸透膜濃縮水逆洗弁１３、逆浸透膜ろ過水逆洗弁１４が閉となり、排水弁１８が開になることで、膜面や膜細孔内から剥離してＭＦ／ＵＦ膜モジュール４内で浮遊しているファウリング物質が系外に排出される排水工程が行われる。排水工程終了後、排水弁１８が閉、原水供給弁３が開となり、原水供給ポンプ２が稼動して給水工程が行われ、ＭＦ／ＵＦ膜モジュール４の１次側が満水になった後、エア抜き弁５が閉、ろ過水弁６が開となることで、ろ過工程に戻り、上記工程を繰り返す。

本発明におけるＭＦ／ＵＦ膜モジュール４は、図１のような加圧型膜モジュール以外にも、原水の入った膜浸漬槽に浸漬させてポンプやサイフォン等で吸引ろ過する浸漬型膜モジュール等があるが、いずれでも構わない。加圧型膜モジュールの場合、外圧式でも内圧式であっても良いが、前処理の簡便さの点から外圧式である方が好ましい。

また、モジュールを構成する分離膜の孔径としては、多孔質であれば特に限定しないが、所望の処理水の水質や水量によって、ＭＦ膜（精密ろ過膜）を用いたり、ＵＦ膜（限外ろ過膜）を用いたり、あるいは両者を併用したりする。例えば、濁質成分、大腸菌、クリプトスポリジウム等を除去したい場合はＭＦ膜でもＵＦ膜のどちらを用いても構わないが、ウィルスや高分子有機物等も除去したい場合は、ＵＦ膜を用いるのが好ましい。

分離膜の形状としては、中空糸膜、平膜、管状膜、モノリス膜等があるが、いずれでも構わない。

分離膜の材質としても、特に限定しないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルフルオライド、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体およびクロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホン、酢酸セルロース、ポリビニルアルコールおよびポリエーテルスルホンやセラミック等の無機素材からなる群から選ばれる少なくとも１種類を含んでいると好ましく、さらに膜強度や耐薬品性の点からはポリフッ化ビニリデン（PVDF）がより好ましく、親水性が高く耐汚れ性が強いという点からはポリアクリロニトリルがより好ましい。

ろ過方式は、全量ろ過方式、クロスフローろ過方式のどちらでも良いが、エネルギー消費が少ないという点から全量ろ過モジュールである方が好ましい。

ろ過流束制御方法としては、定流束ろ過であっても定圧ろ過であってもよいが、一定の処理水量が得られ、また、全体の制御が容易であるという点から定流束ろ過である方が好ましい。

本発明において、逆浸透膜モジュール８に用いられる逆浸透膜とは、被分離混合液中の一部の成分、例えば溶媒を透過させ他の成分を透過させない、実質的に逆浸透分離が可能な半透性の膜であって、その素材には酢酸セルロース系ポリマー、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、ビニルポリマーなどの高分子素材がよく使用されている。またその膜構造は膜の少なくとも片面に緻密層を持ち、緻密層から膜内部あるいはもう片方の面に向けて徐々に大きな孔径の微細孔を有する非対称膜、非対称膜の緻密層の上に別の素材で形成された非常に薄い分離機能層を有する複合膜がある。膜形態には中空糸、平膜がある。本発明は、これら膜素材、膜構造や膜形態によらず実施することができいずれも効果があるが、代表的な膜としては、例えば酢酸セルロース系やポリアミド系の非対称膜およびポリアミド系、ポリ尿素系の分離機能層を有する複合膜などがあり、造水量、耐久性、塩排除率の観点から、酢酸セルロース系の非対称膜、ポリアミド系の複合膜を用いることが好ましい。

本発明において、逆浸透膜モジュール８に用いられる逆浸透膜は、２５℃、ｐＨ７、濃度３２，０００ｍｇ／Ｌの食塩水を５．５ＭＰａで供給したときの塩排除率が９９％以上の性能を有することが好ましい。原水が海水の場合、該塩排除率が９９％よりも小さいと透過液中の塩素イオンの量が多くなり、ろ過水をそのまま飲料水として使用することが難しい。

このような性能を有する逆浸透膜は、実際に使用するためにスパイラル、チューブラー、プレート・アンド・フレーム等のエレメントに組み込まれ、また中空糸は束ねた上でエレメントに組み込まれて使用されるが、本発明はこれらの逆浸透膜エレメントの形態に左右されるものではない。

また、本発明において、逆浸透膜モジュール８は、前記逆浸透膜エレメントを１〜数本圧力容器の中に収めたモジュールはもちろんであるが、このモジュールを複数本並列に配置したものをも含むものである。組合せ、本数、配列は目的に応じて任意に行うことができる。

本発明において、アルカリ剤貯留槽１７に用いられるアルカリ剤は、特に限定しないが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が好ましい。

本発明の洗浄方法により、高い水回収率を維持しながら膜表面や膜細孔内に付着していた有機物を効果的に分解・除去できるので、定流量運転の場合、膜ろ過差圧が従来技術よりも長期間安定する。しかし、有機物は完全には分解・除去できず、またカルシウムやマグネシウムスケールが膜面に徐々に析出するので、膜ろ過差圧が膜モジュール６の耐圧限界近くまで到達した場合、高濃度の薬液洗浄を実施する必要がある。ここで、洗浄に用いる薬液としては、膜が劣化しない程度の濃度および保持時間を適宜設定した上で選択することができるが、次亜塩素酸ナトリウム、二酸化塩素、過酸化水素、オゾン等を少なくとも１つ以上含有した方が、有機物に対して洗浄効果が高くなるので好ましく、また、塩酸、硫酸、硝酸等を少なくとも１つ以上含有した方が、カルシウムやマグネシウムスケールに対して洗浄効果が高くなるので好ましい。

（実施例１）
図１に示すように、ＭＦ／ＵＦ膜モジュール４には東レ（株）製の分画分子量１５万Ｄａのポリフッ化ビニリデン製中空糸ＵＦ膜で膜面積が７２ｍ^２の加圧型膜モジュール１本を用い、原水供給弁３とろ過水弁６を開いて、原水供給ポンプ２を稼動して、濁度４度、ＴＯＣ２ｍｇ／ｌ、塩濃度３．５％の海水を膜ろ過流束２．５ｍ^３／ｍ^２／ｄで全量ろ過した。また、逆浸透膜モジュール８には東レ（株）製逆浸透膜エレメント（ＴＭ８２０−４００）４本を用い、膜ろ過流量６０ｍ^３／ｄ、濃縮水流量１２０ｍ^３／ｄ、回収率３３％でクロスフローろ過した。

ＭＦ／ＵＦ膜モジュール４は３０ｍｉｎろ過した後、原水供給弁３とろ過水弁６を閉じて、原水供給ポンプ２を停止すると同時に、逆浸透膜濃縮水逆洗弁１３と空洗弁１９とエア抜き弁５を開き、逆浸透膜濃縮水逆洗ポンプ１２を稼動して、流束２．５ｍ／ｄの逆圧洗浄と膜モジュールの下方から空気を供給する１００Ｌ／ｍｉｎの空気洗浄を同時に１ｍｉｎ実施した。その後、逆浸透膜濃縮水逆洗弁１３と空洗弁１９を閉じ、逆浸透膜濃縮水逆洗ポンプ１２を停止すると同時に、排水弁１８を開いて、ＭＦ／ＵＦ膜モジュール４内の水を系外に全量排出した。その後、原水供給弁３とろ過水弁６を開いて、原水供給ポンプ２を稼動して、原水をＭＦ／ＵＦ膜モジュール４内に供給後、ろ過水弁６を開き、エア抜き弁５を閉じて、ろ過工程に戻り、上記工程を繰り返していった。

また上述の逆圧洗浄の１０回に１回は逆浸透膜濃縮水を用いず、アルカリ剤貯留槽１７内の水酸化ナトリウムと逆浸透膜ろ過水を用いた逆圧洗浄を実施した。逆浸透膜ろ過水逆洗弁１４と空洗弁１９とエア抜き弁５を開き、逆浸透膜ろ過水逆洗ポンプ１５、アルカリ剤供給ポンプ１６を稼動して、ｐＨ１１、流束２．５ｍ／ｄの逆圧洗浄とＭＦ／ＵＦ膜モジュール４の下方から空気を供給する１００Ｌ／ｍｉｎの空気洗浄を同時に１ｍｉｎ実施した。次に、逆浸透膜ろ過水逆洗ポンプ１５、アルカリ剤供給ポンプ１６を停止して、１０ｍｉｎ空洗洗浄しながら、ＭＦ／ＵＦ膜モジュール４内をｐＨ１１で保持した。その後、逆浸透膜ろ過水逆洗ポンプ１５を稼動して、流束２．５ｍ／ｄの逆圧洗浄とＭＦ／ＵＦ膜モジュール４の下方から空気を供給する１００Ｌ／ｍｉｎの空気洗浄を同時に５ｍｉｎ実施した。さらに、逆浸透膜ろ過水逆洗ポンプ１５を停止すると同時に排水弁１８を開いて、ＭＦ／ＵＦ膜モジュール４内の水を系外に全量排出した。最後に、原水供給弁３とろ過水弁６を開いて、原水供給ポンプ２を稼動して、原水をＭＦ／ＵＦ膜モジュール４内に供給後、ろ過水弁６を開き、エア抜き弁５を閉じて、ろ過工程に戻った。

その結果、ＭＦ／ＵＦ膜モジュール４のろ過差圧は運転開始直後３０ｋＰａに対し、２ヶ月後も３８ｋＰａと安定運転が行えており、薬液洗浄をすることはなかった。また、逆浸透膜モジュール８の脱塩率は運転開始直後９９．７％に対し、２ヶ月後も９９．７％と安定していた。
（比較例１）
アルカリ剤貯留槽１７内の水酸化ナトリウムと逆浸透膜ろ過水を用いた逆圧洗浄を実施する替わりに次亜塩素酸ナトリウムと逆浸透膜ろ過水を用いた逆圧洗浄を実施した以外は、実施例１と全く同じにした。この時の逆圧洗浄水の塩素濃度は３００ｍｇ／ｌとした。

その結果、ＭＦ／ＵＦ膜モジュール４のろ過差圧は運転開始直後３０ｋＰａに対し、２ヶ月後も３６ｋＰａと安定運転が行えており、薬液洗浄をすることはなかった。しかし、逆浸透膜モジュール８の脱塩率は運転開始直後９９．７％に対し、２ヶ月後は９６．８％に低下した。
（比較例２）
アルカリ剤貯留槽１７内の水酸化ナトリウムと逆浸透膜ろ過水を用いた逆圧洗浄を実施する替わりに次亜塩素酸ナトリウムと逆浸透膜濃縮水を用いた逆圧洗浄を実施した以外は、実施例１と全く同じにした。この時の逆圧洗浄水の塩素濃度は３００ｍｇ／ｌとした。

その結果、ＭＦ／ＵＦ膜モジュール４のろ過差圧は運転開始直後３０ｋＰａに対し、３週間後には１２０ｋＰａに達し、薬液洗浄せざるを得なかった。また、逆浸透膜モジュール８の脱塩率は運転開始直後９９．７％に対し、２ヶ月後は９７．１％に低下した。
（比較例３）
アルカリ剤貯留槽１７内の水酸化ナトリウムと逆浸透膜ろ過水を用いた逆圧洗浄を実施する替わりに水酸化ナトリウムと逆浸透膜濃縮水を用いた逆圧洗浄を実施した以外は、実施例１と全く同じにした。この時の逆圧洗浄水のｐＨは１１とした。

その結果、ＭＦ／ＵＦ膜モジュール４のろ過差圧は運転開始直後３０ｋＰａに対し、１週間後には１２０ｋＰａに達し、薬液洗浄せざるを得なかった。また、また、逆浸透膜モジュール８の脱塩率は運転開始直後９９．７％に対し、２ヶ月後も９９．７％と安定していた。
（比較例４）
アルカリ剤貯留槽１７内の水酸化ナトリウムと逆浸透膜ろ過水を用いた逆圧洗浄を実施する替わりに次亜塩素酸ナトリウムとＵＦ膜ろ過水を用いた逆圧洗浄を実施した以外は、実施例１と全く同じにした。この時の逆圧洗浄水の塩素濃度は３００ｍｇ／ｌとした。

その結果、ＭＦ／ＵＦ膜モジュール４のろ過差圧は運転開始直後３０ｋＰａに対し、２ヶ月後も３６ｋＰａと安定運転が行えており、薬液洗浄をすることはなかった。

また、また、逆浸透膜モジュール８の脱塩率は運転開始直後９９．７％に対し、２ヶ月後は９６．９％に低下した。
（比較例５）
アルカリ剤貯留槽１７内の水酸化ナトリウムと逆浸透膜ろ過水を用いた逆圧洗浄を実施する替わりに水酸化ナトリウムとＵＦ膜ろ過水を用いた逆圧洗浄を実施した以外は、実施例１と全く同じにした。この時の逆圧洗浄水のｐＨは１１とした。

その結果、ＭＦ／ＵＦ膜モジュール４のろ過差圧は運転開始直後３０ｋＰａに対し、１週間後には１２０ｋＰａに達し、薬液洗浄せざるを得なかった。また、また、逆浸透膜モジュール８の脱塩率は運転開始直後９９．７％に対し、２ヶ月後も９９．７％と安定していた。

１：原水貯留槽
２：原水供給ポンプ
３：原水弁
４：ＭＦ／ＵＦ膜モジュール
５：エア抜き弁
６：ろ過水弁
７：ＭＦ／ＵＦ膜ろ過水貯留槽
８：逆浸透膜モジュール
９：ブースターポンプ
１０：逆浸透膜ろ過水貯留槽
１１：逆浸透膜濃縮水貯留槽
１２：逆浸透膜濃縮水逆洗ポンプ
１３：逆浸透膜濃縮水逆洗弁
１４：逆浸透膜ろ過水逆洗弁
１５：逆浸透膜ろ過水逆洗ポンプ
１６：アルカリ剤供給ポンプ
１７：アルカリ剤貯留槽
１８：排水弁
１９：空洗弁
２０：コンプレッサー

Claims (7)

1. 塩分を含有する原水を精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュールで膜ろ過して前処理膜ろ過水を得る膜ろ過工程Ａと、該前処理膜ろ過水を逆浸透膜モジュールで膜ろ過して逆浸透膜ろ過水と逆浸透膜濃縮水とを得る膜ろ過工程Ｂとからなる水処理プロセスにおいて、膜ろ過工程Ａで用いる精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュールを洗浄する膜モジュールの洗浄方法であって、逆浸透膜濃縮水を精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュールの逆圧洗浄水として使用するとともに、アルカリ剤を添加した逆浸透膜ろ過水を精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュールの逆圧洗浄水として使用する膜モジュールの洗浄方法。
2. アルカリ剤を添加した逆浸透膜ろ過水のｐＨが１０以上である、請求項１に記載の膜モジュールの洗浄方法。
3. アルカリ剤を添加した逆浸透膜ろ過水で精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュールの逆圧洗浄を実施した後に、アルカリ剤を添加していない逆浸透膜ろ過水または前処理膜ろ過水の少なくとも１種類で逆圧洗浄を実施する、請求項１または２に記載の膜モジュールの洗浄方法。
4. アルカリ剤を添加した逆浸透膜ろ過水で精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュールの逆圧洗浄を実施した直後に、所定時間精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュール内を該アルカリ剤を添加した逆浸透膜ろ過水で保持する、請求項１〜３のいずれかに記載の膜モジュールの洗浄方法。
5. 精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュールの逆圧洗浄の実施中、実施前後、または、精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュール内をアルカリ剤を添加した逆浸透膜ろ過水で保持している時間の少なくとも一部に空気洗浄を実施する、請求項１〜４のいずれかに記載の膜モジュールの洗浄方法。
6. 精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュールと、前記膜モジュールの１次側に原水を供給する手段と、前記膜モジュールから得られた前処理膜ろ過水を逆浸透膜モジュールに供給する手段と、前記逆浸透膜モジュールから得られた逆浸透膜濃縮水を前記膜モジュールの２次側から１次側に供給する逆浸透膜濃縮水逆圧洗浄手段と、前記逆浸透膜モジュールから得られた逆浸透膜ろ過水を前記膜モジュールの２次側から１次側に供給する逆浸透膜ろ過水逆圧洗浄手段と、前記逆浸透膜モジュールの逆浸透膜ろ過水を前記膜モジュールの２次側から１次側に供給するラインにアルカリ剤を供給するアルカリ剤供給手段と、を備えている造水装置。
7. 精密ろ過膜モジュールまたは限外ろ過膜モジュールの下方に気体を供給する空気供給手段をさらに備える、請求項６に記載の造水装置。

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